Nedávné Pokroky v oblasti životního Prostředí-Přátelský Alkydové Nanokompozity Směrem k „Zelenější“ Nátěry

Úvod

Alkydové pryskyřice jsou nejvíce univerzální rostlinný olej (VSO) na bázi polymerních pojiv najít aplikace, průmyslu nátěrových hmot a nátěrů. Jsou to materiály na bázi polyesteru modifikované mastnými kyselinami získanými z oleje nebo oleje. Alkydové pryskyřice vděčí za své široké použití své univerzálnosti a schopnosti inženýrovat širokou škálu přijatelných vlastností, pokud jde o použití v průmyslu nátěrových hmot. Alkydy nyní představují přibližně polovinu všech pryskyřic spotřebovaných v oblasti ochranných povlaků . Chemicky, alkydové pryskyřice byly definovány jako produkt reakce kondenzace, polymerace vícesytných alkoholu, vícesytných kyselin a jednosytných mastných kyselin (nasycených nebo nenasycených; Obrázek 1). Nejlépe jsou klasifikovány podle množství mastných kyselin a ftalanhydridu současnosti (Tabulka 1) .

reakce alkydové (Obrázek 1) je založen na tři základní stavební bloky:

1. VSO nebo odpovídající mastné kyseliny (v procentech): lněný (linolenová/linolové 40/35), sója (linolová/olejové 55/28), vysoký (mastné kyseliny/kalafuna 50/40), ricinový (ricinolejové/linolové 90/4), dehydratovaný ricinový (konjugované mastné kyseliny/ricinolejové 80/10), světlice barvířská (linolová/olejové 59/37), tung (elaeostearic/olejové 79/11), kokosový olej (nasycené/mononenasycené mastné kyseliny 91/6), jakož i další netradiční semena oleje;

2. Vícesytných alkoholů (polyolů): glycerol, pentaerythritolu, sorbitol, ethylenglykol, neopentyl glycol, trimethylol propan, a jiní; a

3. Vícesytných kyselin (nebo odpovídající anhydrid): ftalová, isoftalová, adipová, maleinová, fumarová a trimellitická anhydrid .

Alkydové pryskyřice mají dobrou stálobarevnost, odolnost v exteriéru končí, dobrá odolnost vůči povětrnostním vlivům, a mírná odolnost proti korozivním výparům, ale ukázat, špatná odolnost vůči chemickým postřikem a rozlití, a to zejména v alkalickém prostředí. Tepelná stabilita těchto pryskyřic dosahuje až 105°C . Vlastnosti alkydových povlaků jsou odvozeny hlavně z vlastností sušicích olejů používaných při výrobě pryskyřic. Rozsah a druh nenasycení v sušicích olejových mastných kyselinách mají hluboký vliv na vlastnosti hotového alkydu. Doba schnutí, tvrdost, barva a odolnost pryskyřice proti vlhkosti závisí na stupni nenasycení použitého oleje . Tato místa nenasycování jsou zodpovědná za vytvrzování alkydových pryskyřic auto-oxidačním procesem (Obrázek 2). Proces vytváří aktivní volné radikály vedoucí k vytvoření trojrozměrné síťově propojené sítě. .

standardní alkydy jsou obvykle alkydy sóji a lněného oleje, které vykazují mírnou a rychlejší rychlost sušení. První z nich má dobrou retenci barev, zatímco druhá snižuje požadavek na retenci barev. Dehydratované alkydy na bázi ricinového a sójového oleje se používají pro pečené povrchové úpravy. Tyto alkydy v kombinaci s močovinovým formaldehydem a melaminovou formaldehydovou pryskyřicí vykazují kratší dobu pečení a vytvářejí tvrdší film. Pro světlou barvu a maximální retenci barev lze použít nesušící oleje, jako je kokos, ricin a Bavlníková semena. Alkyd tohoto typu nezasychá kvůli neoxidačnímu charakteru mateřské VSO. Musí být smíchán s některými cross-linkery, a pečené s aminové pryskyřice, např. močoviny nebo melaminu a formaldehydu, při vysoké teplotě (Obrázek 3).

alkydy na bázi VSO se také používají jako pryskyřičná změkčovadla a jiné polymery typu laku. Tung a oiticica v kombinaci s jinými alkydy na bázi VSO vykazují rychlejší sušení a dosahují dřívější tvrdosti. Alkyd na bázi světlicového oleje má vynikající sušicí vlastnosti a retenci barev . Kromě těchto, některé netradiční VSO-založené alkyds, jako nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), mahua (Madhuca longifolia), barbados ořechů (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (Pongamia glabra), karinotta (Samera indica), nigerseed (Guizotia abyssinica), babul (Acacia arabica), a neem (Azardirachta indica), byly hlášeny a používá se jako povlak materiálů . Tabákový olej se údajně používá v alkydové přípravě na vrásčité povrchové barvy . Využití pentaerythritolu jako vícesytné alkoholu vytváří rychleji, sušení, vyšší tvrdost, lepší lesk a lepší odolnost proti vodě než alkyds na základě glycerolu rovného obsah mastných kyselin .

Modifikace alkydových pryskyřic jsou průběžně prováděny k dosažení lepší mechanické a chemické vlastnosti, odolnost proti a tyto systémy najít široký rozsah použití jako ochranné nátěry proti korozi. Modifikace s akrylové monomery, jako např. styrenu, methyl methakrylátu, vinyl toluen, a další, byl značně provádí vědci prostřednictvím nenasycenosti pro zlepšení výkonu pryskyřice až na požadovanou úroveň . Butylmethacrylate s anhydridem kyseliny maleinové kopolymer modifikovaný lněný a gumové olej alkyds prostřednictvím funkční skupiny jsou použity jako co-vytvrzování pryskyřic s melamin formaldehydové pryskyřice pro přípravu pečení-typ nátěrové hmoty, vzhledem k tomu, že Albizia benthmedium olej na bázi alkydových dává pokojové teplotě vytvrzené pryskyřice, s vynikající film vlastnosti . Modifikace alkydových s chlorované gumy za následek lepší přilnavost, stejně jako lepší kyseliny, alkálie, a odolnost proti vodě. Chlorace sóji a a. alkyd na bázi benthoilu se transformuje na vzduchem sušící, neproměnitelný filmový bývalý se zlepšenými mechanickými vlastnostmi . Pro speciální alkydové se používají řetězové alkydy z rozpouštědlového frakcionovaného Argemona olej z pryžových semen . Vyhřívané pryžové fólie na bázi oleje vykazují vynikající odolnost vůči kyselému a solnému roztoku. Jeho kombinace s kapalnou formaldehydovou pryskyřicí z kešu ořechů zlepšila schopnost sušení a chemickou odolnost . Alkydová pryskyřice modifikovaná fenolem zlepšuje retenci lesku, odolnost proti vodě a zásadám. Vodní-pečené a vzduchu-sušení alkyds byly také vyvinuty z různých VSO mají podobné vlastnosti jako jejich rozpouštědlo-nese protějšky a našel uplatnění v malování a nátěry . Kromě toho mohou být alkydové pryskyřice modifikovány epoxidy a polyuretany nebo jinými termoplastickými pryskyřicemi, aby se dosáhlo lepších povlaků. Například uretanové oleje se připravují reakcí diglyceridů s toluendiisocynátem. Výsledné oleje se používají při přípravě alkydové pryskyřice nebo jako přísada pro povlaky. Kromě těchto, další alkyds jsou také připravené, jako imid-modifikované alkydové, amid-modifikované alkydové, tetrachlorophthalic anhydrid na bázi alkydové pryskyřice s protipožární vlastnosti, keten a acetanhydridu modifikace s koncovými hydroxylovými skupinami, alkydové, zinek, chromát s obsahem alkydové pryskyřice, trifenylfosfitu obsahující alkydové pryskyřice s lepší barvy a sušení vlastnosti, olej-méně alkyds, ultrafialové (UV) světlo hardenable pigmentované alkydové pryskyřice, laku příprava a kyseliny maleinové-cyclopentadiene adduct v alkydových přípravky .

V posledních letech, kvůli obavám týkající se spotřeby energie a znečištění životního prostředí, předpisy, právních předpisů a řídit nás směrem k „trvale udržitelný rozvoj“ a inovace, úsilí jsou zaměřena na rozvoj (i) „zelenější“ ekologicky nezávadné materiály (ii) s lepší funkční vlastnosti, aby splňovaly dnešní požadavky. Prostředí šetrné technologie, jako jsou vysoce pevné, hyperbranched, vodou ředitelných a UV léčitelná, jsou používány k odstranění z použití a/nebo produkci nebezpečných chemických látek a plynů škodlivých pro životní prostředí. Pro zlepšení výkonu se provádí zahrnutí nanosizovaných plniv jako nanoreinforementů. V této souvislosti byl svět alkydů také svědkem větších modifikací, jako je přechod na vysoké pevné látky, hyperbranchované, vodní a UV léčitelné alkydy (Obrázek 1). V našich nedávných recenzních článcích, popsali jsme alkydy a jejich modifikace z hlediska vylepšení vlastností a přístupů šetrných k životnímu prostředí, vyskytující se v posledním desetiletí . Tento rukopis obsahuje stručný přehled z prostředí-přátelský nedávné pokroky, ke kterým došlo v oblasti alkyds a také se zaměřuje na vlastnosti a výkonové charakteristiky vysoce pevných látek, hyperbranched, a vodou ředitelné alkydové nanokompozity spolu s neprobádaných oblastí v terénu a možné budoucí směry výzkumu.